小型冷床拖出装置液压系统设计

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页小型冷床拖出装置液压系统设计摘 要冷床作为棒材厂生产工艺线上的一个必备设备，是生产过程中不可缺少的重要环节。冷床由机械传动系统、水冷却系统、冷床工作台面、固定支架等方面 组成，其主要作用是承载高温轧件及冷却。其工作原理是将已轧制成型产品通过辊道输送进入冷床，再由齿条步进式拔齿等形式，将排列在冷床上的工件逐步移向冷床顶端，达到工件的冷却效果，与此同时，要能保证工件在整个过程中均匀冷却，不产生弯曲、扭 转或表面擦伤。冷床具有结构简单，造价低等优点。但由于其在使用中存在很多缺陷，增加了使用和 维护的成本。因此本设计为小型冷床拖出装置液压系统设计。这个系统分为两个支路：横移缸的横移动作和升降缸的升降动作。本次设计对这两个支路的受力进行了分析和计算、对元件的选用进行了说明。关键词：液压传动；冷床；液压阀；液压缸；泵站；参数计算辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页The Out Device Of Small Cooling Bed Hydraulic System DesignAbstractBar cooling bed plant production process as an essential line of equipment, it is an important and indispensable part of the production process. Cooling bed is composed by mechanical transmission system, water cooling systems, cooling bed work table, a fixed support and so on, whose main role is to carry high-temperature rolling and cooling. Its working principle is to transmit the rolled product to cooling bed through the forming roller conveyor, and then gradually work workpiece arranged in the cold bed towards the top of the cooling bed by the form of the rack teeth out step-by-step to achieve the cooling effect. At the same time, we must work to ensure uniformity in the process of cooling, no bending, torsion or surface scratches. Cooling bed has a simple structure, low cost. However, due to its in use, there are many defects that have increased the use and maintenance costs. Therefore, the design is a small device out of the hydraulic system cooling bed design. The system is divided into two slip: transferring cylinder movements and movements of the sliding cylinder moves the take-off and landing. The design analysis the stress and calculation of these two slip and describes selection of components.Key words: Hydraulic transmission; Cooling bed; Hydraulic valve; Hydraulic cylinder; Pumping station; Parameter computation辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III页目 录1 绪论 .11.1 冷床的发展和分类 .11.2 小型冷床组成和新技术 .11.2.1 输入设备 .11.2.2 冷床本体 .31.2.3 输出设备 .41.3 液压技术现状 .41.4 液压传动的基本原理 .51.5 课题内容的介绍 .62 液压系统的相关设计参数 .73 制定系统方案和拟定液压系统图 .83.1 液压系统的组成及设计要求 .83.2 制定系统方案 .83.3 拟定液压系统原理图 .94 载荷的组成和计算 .104.1 液压缸载荷组成 .104.2 各液压缸载荷的计算 .114.2.1 横移缸的载荷计算 .114.2.2 升降缸的载荷计算 .125 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排量 .135.1 初选系统工作压力 .135.2 液压缸的主要结构尺寸计算 .135.2.1 液压缸的主要结构尺寸组成 .13辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页5.2.2 液压缸的主要结构尺寸计算 .145.3 计算液压缸所需流量及实际工作压力 .155.3.1 横移缸所需流量和实际工作压力 .155.3.2 升降缸所需流量和实际工作压力 .166 液压元件的选择 .176.1 液压缸的选用 .176.2 液压泵的选用 .176.3 电动机的选用 .186.4 液压阀的选用 .196.5 管道的选择及计算 .196.5.1 管道内径的计算 .206.5.2 管道的选择 .216.5.3 管接头的选择 .216.6 油箱的容积确定及尺寸计算 .216.7 蓄能器的类型及选择 .236.8 液压介质的选用 .246.9 其余液压辅助元件的选择 .247 液压系统性能验算 .277.1 液压系统压力损失计算 .277.1.1 沿程压力损失 .277.1.2 局部压力损失 .287.1.3 总压力损失 .297.2 液压系统的发热温升计算 .297.2.1 计算液压系统的发热功率 .29辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页7.2.2 计算油箱的散热功率 .318 阀块的设计 .329 液压泵站的结构形式及系列的选择 .3310 环境分析 .3410.1 液压污染的定义 .3410.2 液压对环境的危害和防治 .3410.2.1 液压工业对环境的危害 .3410.2.2 解决方法 .35结 论.38致 谢 .39参考文献 .40辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 冷床的发展和分类冷床是中小型棒材车间必不可少的辅助设备之一，它的功能是将飞剪剪切后的倍尺长度的轧件输送并卸到冷床齿条上，使其温度由 900 降至 100300 后，收集成组并卸到输出辊道上，再由输出辊道将其送到冷剪机剪切成品定尺。冷床的质量和精度是直接决定产品的最终质量的重要因素之一。近十年来，在改革发展的大潮中，国内许多中小型棒材生产厂为了适应新的市场机制，在市场经济中生存发展，而将资金投入到建设新厂以及旧设备改造中。从生产规模、产量以及产品的规格、钢种、质量、精度等方面上了一个台阶。这些新建和改造后的冷床采用了多项 20 世纪 90 年代的先进技术，在轧制速度、产品规格、产品质量及产量等方面比改造前均有较大提高。这些新技术的采用是消化吸收国外先进技术的基础上，并不断开发改进获得的，经国内制造厂商的共同合作，是中国目前中小型棒材冷床达到了国外同类先进设备的水平，产品质量得到很大提高。按产品种类划分，冷床大致可归为三类：圆钢螺纹钢冷床；合金钢圆钢或扁钢为主的冷床；型钢冷床。由于各生产厂产品大纲及车间实际情况不同，故冷床的工艺参数和设备结构形式多种多样。1.2 小型冷床组成和新技术冷床通常由三部分组成，即输入设备、冷床本体、输出设备。1.2.1 输入设备1.输入辊道(1)功能输入辊道位于倍尺飞剪后，包括前段运输辊道和带制动板辊道，用于将倍尺飞剪剪切的倍尺棒材加速运输，在棒材未剪断前使其产生一定的初拉力，保持始终在平直状态下的运行，并且当棒材被剪断后能够快速升速，与其后一根仍在轧制的棒材拉开距离。通常这段辊道的速度比末架轧机的轧制速度高 5%。(2)传动方式辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页辊子悬臂安装，采用交流变频电机单独传动。为了使棒材能够顺利滑入制动板，辊道通常向冷床侧倾斜 1220，产生扁钢的车间选择的角度应大一些。辊道传动结构通常有两种：一种为电机通过过渡接轴带动辊道运转；一种为辊子直接装在电机轴上运转。前种结构较为复杂，安装维修较麻烦；后一种结构较简单，但辊道电机必须采用增强结构的电机（针对输出轴径和润滑） 。目前国内开发制造了一种新型高效节能调速加强型变频电机，该电机调速范围宽，震动噪音低，外形尺寸小，重量轻，输出轴为加强型。该电机可与国内外各种变频装置相配套，构成交流变频无级调速系统，而且可装有独立的冷却风机或自冷装置，在环境温度较高的情况下，电机寿命可得到延长，现在许多厂家在使用。(3)控制要求所有辊道不可逆连续运转，采用变频电机速度可调，根据轧机轧制速度，预先设定辊道速度，为了避免棒材开始制动时其尾部与后一棒材头部干涉，同时用热金属检测器可靠地检测到棒材的尾部，辊道速度通常高于轧制速度 5%10%。2.制动板(1)功能棒材从输入辊道进入制动板后产生摩擦开始减速，待料尾到达冷床区时，将棒材卸入冷床矫直板，矫直板上的槽必须安装在一条直线上，否则钢材会产生弯曲。(2)传动方式( 液压驱动式)多个液压缸通过与长轴相连的连杆机构摆动使制动板作升降运动。液压缸伸出和缩回一次，制动板完成一次升降。制取板的升降行程取决于液压缸的行程，不可调。单个制动板的位置可通过顶杆上的调节螺栓完成。这种形式结构也较简单，设备重量较轻。在很多车间均采用这种形式。由于长轴离热钢相对较远,热胀冷缩量相对小一些,长轴的胀缩量靠长轴上的一些齿形联轴器可滑动间隙进行补偿。采用液压驱动形式必然要设计液压站，由于所有液压缸作用于一根轴，液压缸的同步性直接影响轴系的受力状况。同时液压缸的行程直接决定制动板的升降行程，因此，制动板停位准确及升降中速度可调的功能均须靠液压控制元件完成。这些对液压系统的控制及装备要求较高，对电气系统的控制及装备要求相对较低。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页1.2.2 冷床本体1.功能从制动板卸下的轧件，通过冷床步进齿条的步进循环动作由冷床入口处缓慢移至输出侧，轧件在此过程中逐渐冷却。冷床的齿条通常由动齿条和静齿条两部分组成，位于冷床中部的对齐辊道可将轧件尾部对齐。2.传动形式冷床的传动大都采用电动机蜗轮蜗杆减速机传动方式，通过装在低速轴上的偏心轮托动动齿条梁做圆周运动移送钢材，也有采用圆柱齿轮减速机的。驱动电动要一般有3种:直流电动机；普通交流电动机；交流变频电动机。冷床通常有两台电机分别通过两台蜗轮减速机传动两根长轴，冷床的动齿条安装在两根长轴的偏心轮上，偏心距与冷床齿条的齿距有密切的关系，通过长轴的旋转使偏心轮旋转，带动齿条运动，使钢材一步一步移向卸钢侧。同时在两根长轴上根据冷床的宽度而布置一定数量的平衡重，从而达到减小电机功率的目的，同时也可使冷床动齿条运行平稳。3.冷床的关键零件齿条齿条是冷床的重要关键零件，不仅数量多加工量大，而且加工精度高，齿条质量应从下面3个方面保证。(1)齿条板的材料目前齿条的材料大都采用锰钢，为了避免因齿条数量多材质不均，以及长期受高温烘烤而产生不同程度的伸长，需在购买齿条材料时注意采购同一批炉号的钢，使热变形量尽可能一致；另外要求含硫量低以避免裂纹。(2)材料的热处理未经热处理的材料装到冷床上后相当于进行退火处理，会使加工后的齿条变形。而加工前经过退火处理消除内应力后，高温再烘烤的变形就小多了。(3)确保加工精度采用数控火焰切割机切割齿条齿形作为成品加工手段。其精度尚不能满足对齿条工作精度的要求，会使钢材产生蛇形弯，特别是加工小齿距时更明显，其直接影响产品的质量等级。而且采用等离子切割或机械加工虽一次投资成本较高，但精度高，变形小，能确保生产质量。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页1.2.3 输出设备1.功能输出设备的功能是将齿条上卸下的单根钢材收集成排，平托到输出辊道上运送到冷剪机剪切成品定尺。2.结构和特点冷床输出设备有两种形式：一种是将密排的钢材移送到辊道上；另一种是按一定数量和间距布料，然后由小车平移到辊道上。(1)平托式电动机传动蜗轮蜗杆减速机带动低速轴上多个偏心轮及框架使托盘平移、上升、下降，将钢材从齿条移到辊道上。这种形式的卸料，结构简单，偏心轮转一周，托盘完成一次托料，在低速轴上装有旋转编码器，控制托盘的停位。电气控制比较简单，但棒材的间距不能调整，容易出现搭接。这种形式仅用于圆钢螺纹钢。(2)排料链和小车平移式排料运输链接照冷床活动梁运动节奏将棒材按预定的间距和根数逐根布料(步距大小根据冷剪剪切工艺确定)，然后将棒材移送一个较大步距至托料位形成料层。料层形成后，运输小车开始工作。运输小车将成层的棒材托起，横向运送到输出辊道上方，然后小车下降，将料层平放在辊道上，小车达到下位后,返回至托料位等待下一周期工作。这种卸料方式可以使钢材平铺，有利于冷剪剪切，特别对于大规格孔型剪的钢材是非常必要的。排料运输链采用电动机传动，步进运行，速度可调。小车通过电动机传动链条在轨道上行走，小车升降是通过液压缸实现的，升降机构之间没有机械联接，同步是靠液压系统实现的。另外，冷床区干油润滑对冷床的使用寿命及效率也起到了关键的作用。冷床区主要有三处干油集中润滑，分别是上钢辊道，传动轴承座，对齐辊道轴承座。1.3 液压技术现状20世纪是